耐熱アルミ合金製の形材の製造方法、耐熱アルミ合金製の形材及び耐熱アルミ合金製の形材の成形装置
【課題】表面割れが生じるのを抑制して熱間押出しにより良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材を形成する。
【解決手段】この耐熱アルミ合金製の形材の製造方法は、耐熱アルミ合金からなるビレット１を熱間押出しすることにより形材２を形成する耐熱アルミ合金製の形材の製造方法であって、押出し直後の形材２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う。
【解決手段】この耐熱アルミ合金製の形材の製造方法は、耐熱アルミ合金からなるビレット１を熱間押出しすることにより形材２を形成する耐熱アルミ合金製の形材の製造方法であって、押出し直後の形材２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱アルミ合金製の形材の製造方法、耐熱アルミ合金製の形材及び耐熱アルミ合金製の形材の成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温強靭性、耐摩耗性及び高温疲労特性に優れた材料である耐熱アルミ合金材料が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、上記の耐熱アルミ合金材料が自動車の部品やエンジン部品等のような耐熱強度と軽量性とを要求される機械部品に好適に用いられることが開示されており、そのような機械部品は耐熱アルミ合金材料から熱間押出し加工の工程を経て形成されることが示されている。
【特許文献１】特開２００６−１０４５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された耐熱アルミ合金材料を実際に熱間押出し加工してみると、加工条件によっては素材に表面割れが生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は表面割れが生じるのを抑制して熱間押出しにより良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材を形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、押出し直後の形材の温度が所定の温度範囲内となるように熱間押出しすれば表面割れが生じるのを抑制可能であることを見出した。すなわち、本発明による耐熱アルミ合金製の形材の製造方法は、耐熱アルミ合金からなる素材を熱間押出しすることにより形材を形成する耐熱アルミ合金製の形材の製造方法であって、押出し直後の前記形材の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う。
【０００７】
このように、押出し直後の形材の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行うことにより、表面割れが生じるのを抑制して熱間押出し成形により良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材を形成することが可能となる。
【０００８】
本発明による耐熱アルミ合金製の形材は、上記耐熱アルミ合金製の形材の製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製の形材である。この耐熱アルミ合金製の形材では、その製造時に表面割れが生じるのを抑制することができるとともに、高温強靭性や優れた耐摩耗性及び優れた高温疲労特性を得ることができる。
【０００９】
上記耐熱アルミ合金製の形材の製造方法において、前記素材を熱間押出しするのに、複数の入側ポートと、前記複数の入側ポートと繋がる単一の合流部と、前記合流部に繋がる成形空間とを有するダイスを備えた成形装置を使用し、前記成形装置は、前記ダイス内に圧入される前記素材を前記複数の入側ポートに分流させるとともに、これらの各入側ポートを通過した素材を前記合流部で合流させて溶着させ、その後、前記成形空間から中空断面状に前記形材を押し出すものであり、前記形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対する前記ダイス内に圧入される前の前記素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されていることが好ましい。
【００１０】
本願発明者は、鋭意検討した結果、上記のようにダイス内に圧入される素材を複数の入側ポートで分流させるとともに、これらの各入側ポートを通過した素材を合流部で合流させて溶着させ、その後、成形空間から中空断面状に形材を押し出す場合には、形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス内に圧入される前の素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比を１１以上となるように設定することによって、各入側ポートを通過した素材同士の溶着部にその溶着部以外の非溶着部の強度の９０％以上の強度を持たせることができることを見出した。この溶着部が非溶着部の強度の９０％以上の強度を有するというレベルは、溶着部及び非溶着部それぞれでの強度のばらつきを考慮して溶着部と非溶着部との間でその強度に有意差がないと見なしてよいレベルである。すなわち、溶着部と非溶着部とがほぼ同等の強度を有していると見なせるので、中空状の形材全体の強度を均一に近づけることができる。このため、溶着部の強度が非溶着部の強度に比べて低くなる場合と異なり、形材に負荷がかかったときに溶着部が先に破損するのを抑制することができる。
【００１１】
本発明による耐熱アルミ合金製の形材は、上記形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス内に圧入される前の素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている製造方法によって製造される中空状の耐熱アルミ合金製の形材であって、前記形材は、前記各入側ポートを通過した素材同士の溶着部と、その溶着部以外の非溶着部とを含み、前記溶着部は前記非溶着部の強度の９０％以上の強度を有する。
【００１２】
この耐熱アルミ合金製の形材では、形材内の溶着部が非溶着部の強度の９０％以上の強度を有しており、この溶着部が非溶着部の強度の９０％以上の強度を有するというレベルは、溶着部及び非溶着部それぞれでの強度のばらつきを考慮して溶着部と非溶着部との間でその強度に有意差がないと見なしてよいレベルである。すなわち、溶着部と非溶着部とがほぼ同等の強度を有していると見なせるので、中空状の形材全体の強度を均一に近づけることができる。これにより、溶着部の強度が非溶着部の強度に比べて低い場合と異なり、形材に負荷がかかったときに溶着部が先に破損するのを抑制することができる。
【００１３】
本発明による耐熱アルミ合金製の形材の成形装置は、上記形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス内に圧入される前の素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている形材の製造方法に用いる成形装置であることを前提として、前記熱間押出しする前の前記素材が装填される内孔を有するコンテナと、前記内孔に繋がる複数の入側ポートと、前記複数の入側ポートと繋がる単一の合流部と、前記合流部に繋がる成形空間とを有するダイスと、前記内孔内の前記素材を押し出して前記ダイス内に圧入するステムとを備えている。そして、前記成形空間の押出し方向に垂直な断面の面積に対する前記コンテナの内孔の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている。
【００１４】
この耐熱アルミ合金製の形材の成形装置では、成形空間の押出し方向に垂直な断面の面積に対するコンテナの内孔の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されているので、形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス内に圧入される前の素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比を１１以上となるように設定することができる。このため、上記と同様、形材内の溶着部に非溶着部の強度の９０％以上の強度を持たせることができるので、中空状の形材全体の強度を均一に近づけることができる。その結果、溶着部の強度が非溶着部の強度に比べて低くなる場合と異なり、形材に負荷がかかったときに溶着部が先に破損するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、表面割れが生じるのを抑制して熱間押出しにより良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態による耐熱アルミ合金製の形材の製造プロセスが示されている。この製造プロセスで用いる耐熱アルミ合金は、３００℃近傍の高温において高温強靭性、優れた耐摩耗性及び優れた疲労特性を有する材料である。そして、耐熱アルミ合金は、体積分率で約５０％〜約９０％の金属間化合物相と、残部が金属アルミニウムマトリックスとで構成されたアルミニウム基合金組織を含んでいる。さらに、耐熱アルミ合金は、上記金属間化合物相を形成する元素としてＣｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｓｉから選択される元素を３種含んでおり、これら３種の元素を総和で約１５質量％〜約５０質量％含む組成を有している。
【００１８】
なお、上記金属間化合物相の組成がＣｒ：約５質量％〜約３０質量％、Ｆｅ：約１質量％〜約２０質量％、Ｔｉ：約１質量％〜約１５質量％からなるとともに、上記金属間化合物相がＡｌ−Ｃｒ系、Ａｌ−Ｆｅ系またはＡｌ−Ｔｉ系であることがより好ましい。この構成によれば、耐熱アルミ合金の高温疲労特性をより向上させることが可能である。
【００１９】
第１実施形態による製造プロセスでは、上記のような耐熱アルミ合金からなるビレット１（素材）を熱間押出しすることにより形材２を形成する。この際用いるビレット１は、いわゆるスプレーフォーミング法によって形成される。スプレーフォーミング法では、上記組成の耐熱アルミ合金を１２５０℃〜１６００℃まで加熱して溶融させた後、１００℃／ｈ以上の冷却速度で冷却し、９００℃〜１２００℃まで冷却された時点で溶融状態の耐熱アルミ合金のスプレーを開始する。そして、スプレーした耐熱アルミ合金の粒子を堆積させることによってプリフォームを作成する。そして、密閉された真空容器中でこのプリフォームにＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）処理を行うことによってビレット１が作成される。このＨＩＰ処理は、高温下でプリフォームに高圧ガスの圧力を作用させてプリフォーム中の欠陥除去を行う処理である。なお、このようにして作成されるビレット１は円柱状に形成される。
【００２０】
そして、第１実施形態による製造プロセスでは、ビレット１を成形装置１０内に装填して熱間押出しを行う。熱間押出しに用いる成形装置１０は、コンテナ１２とステム１４とダイス１６とを備えている。
【００２１】
コンテナ１２には、ビレット１が装填される内孔１２ａが形成されており、この内孔１２ａはビレット１の押出し方向に沿って延びている。また、内孔１２ａは、押出し方向に垂直な断面が円形となるように形成されている。そして、内孔１２ａには図略の駆動機構によって駆動されるステム１４が上記押出し方向に沿って進退移動可能に設けられている。ダイス１６は、内孔１２ａの上記押出し方向（図１で右方向）の端部に設置されている。このダイス１６には、内孔１２ａから押出されたビレット１が流入する成形孔１６ａが形成されている。そして、内孔１２ａ内のビレット１をステム１４で押出すことによりダイス１６の成形孔１６ａの形状に対応する中実の形材２が押出されるようになっている。なお、この第１実施形態による製造方法では、図１に示すように平板状の形材２や角柱状の形材２等の種々の形状を有する中実の形材２を形成することができる。
【００２２】
そして、第１実施形態における熱間押出しでは、成形装置１０から押出された直後の形材２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う。従来の製造プロセスでは、耐熱アルミ合金素材を実際に熱間押出ししてみると、押出された形材の表面に割れが生じている場合があった。本願発明者は、このような表面割れの問題点を解消するために熱間押出し時の素材の温度に着目し、形材２に生じる表面割れと熱間押出し直後の形材２の温度との相関を調べる実験を行った。
【００２３】
この実験では、熱間押出しにおいて形材２の押出し方向に垂直な断面の面積に対する上記内孔１２ａ内におけるビレット１の押出し方向に垂直な断面の面積の比（以下、押出し比という）を１４．５〜６５．５の間で変化させて複数の形材２を形成した。そして、成形装置１０から押出された直後の各形材２の温度を測定するとともにその形材２の表面に割れが生じているか否かを観察した。この実験の結果が図２に示されている。
【００２４】
図２から判るように、押出された直後の形材２の温度が５５０℃に達する熱間押出しでは、各形材２で表面割れが生じ、良好な形状の形材を形成することができなかった。その一方、押出された直後の形材２の温度が５５０℃未満になるように熱間押出しを行った場合には、表面割れが生じることなく良好な形状の形材２を形成することができた。また、押出し直後の形材２の温度が３５０℃を下回るような熱間押出しでは、ビレット１の変形能が低くなり過ぎるため成形装置１０からの形材２の押出しが困難となる。従って、押出し直後の形材２の温度が３５０℃以上５５０℃未満になるように熱間押出しを行うことにより、表面割れが生じるのを抑制して良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材２を押出し成形できることが判明した。
【００２５】
押出し直後の形材２の温度は、コンテナ１２の内孔１２ａに装填する前のビレット１の温度、ビレット１からの熱の放散量、コンテナ１２の温度及び押出し成形時に生じる加工発熱等の要因によって変化するが、コンテナ１２の内孔１２ａに装填する前のビレット１の加熱温度を調節することによって押出し直後の形材２の温度を所定の温度に調節することができる。具体的には、一度実際に熱間押出しを行って押出し直後の形材２の温度を測定し、その形材２の温度が５５０℃よりも高い場合には上記ビレット１の加熱温度を低下させる。このように、温度条件を設定するための押出しを行ってそのときの押出し直後の形材の温度に基づいて上記ビレット１の加熱温度を調節することにより、押出し直後の形材２の温度を上記３５０℃以上５５０℃未満の範囲内に入るように容易に調節することが可能である。
【００２６】
以上説明したように、第１実施形態では、押出し直後の形材２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行うことにより、表面割れが生じるのを抑制して押出し成形により良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材２を形成することができる。
【００２７】
また、第１実施形態の製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製の形材２では、高温強靭性や優れた耐摩耗性及び優れた高温疲労特性を得ることができる。
【００２８】
（第２実施形態）
この第２実施形態による耐熱アルミ合金製の形材の製造方法は、上記第１実施形態による製造方法と異なり、図３に示すように中空断面状の形材２２（以下、中空形材２２という）が連続的に押し出される製造方法である。なお、図３には、本発明の第２実施形態による製造プロセスが示されている。この第２実施形態による製造方法では、後述するダイス３６の成形空間Ｓの形状によって角筒形状の中空形材２２ａ、角筒内の空間が長手方向に沿った２つの空間に隔壁で仕切られた形状を有する中空形材２２ｃ等の種々の形状の中空形材２２を形成可能である。この第２実施形態の以下の説明では、角筒形状の中空形材２２ａを形成する場合について説明する。
【００２９】
第２実施形態では上記第１実施形態と同様、スプレーフォーミング法により形成した耐熱アルミ合金からなるビレット１を成形装置３０に装填し、熱間押出しすることにより中空形材２２ａを形成する。成形装置３０は、コンテナ３２と、ステム３４と、ダイス３６と、ダイホルダ３８とを備えている。コンテナ３２及びステム３４の構成は、上記第１実施形態によるコンテナ１２及びステム１４の構成と同様であり、コンテナ３２の内孔３２ａ内に図略の駆動機構によって駆動されるステム３４がビレット１の押出し方向に沿って進退移動可能に設けられている。
【００３０】
ダイホルダ３８は、コンテナ３２に対してビレット１の押出し方向の端部に配設されており、ダイホルダ３８はこの位置で固定されている。ダイホルダ３８には、ビレット１の押出し方向に貫通する保持孔３８ａが形成されており、この保持孔３８ａにダイス３６が嵌合されている。
【００３１】
ダイス３６は、雄型４０と雌型４１とによって構成されている。雄型４０と雌型４１とは、ビレット１の押出し方向にこの順番で設けられており、雌型４１に対して雄型４０が嵌め合わされている。雄型４０には、図４に示すように、押出し方向に貫通する複数のエントリーポート４０ａ（入側ポート）が形成されており、この複数のエントリーポート４０ａはコンテナ３２の内孔３２ａと繋がっている。そして、ステム３４によりコンテナ３２の内孔３２ａから押出されたビレット１が各エントリーポート４０ａで素材１ａ（図５参照）に分流されて圧入されるようになっている。また、雄型４０は、ビレット１の押出し方向に突設された突出部４０ｂを有している。この突出部４０ｂの雌型４１側の端部は、その押出し方向に垂直な断面が中空形材２２ａの内部空間に対応する矩形状になるように形成されている。
【００３２】
雌型４１には、雄型４０の複数のエントリーポート４０ａと繋がる単一の合流部４１ａと、その合流部４１ａに繋がる成形孔４１ｂとが形成されている。雌型４１の合流部４１ａは、上記各エントリーポート４０ａと成形孔４１ｂとを連通させるものである。成形孔４１ｂは、押出し方向に垂直な断面が中空形材２２ａの外周形状に対応する矩形状になるように形成されており、この成形孔４１ｂ内に雄型４０の突出部４０ｂが成形孔４１ｂの内壁面との間に隙間を有した状態で挿入されている。これにより、雄型４０の突出部４０ｂと雌型４１の成形孔４１ｂの内壁面とによって中空形材２２ａの角筒形状に対応する角形の環状の成形空間Ｓ（図３参照）が構成されている。この成形空間Ｓは、上記合流部４１ａと繋がっている。
【００３３】
そして、ステム３４によりコンテナ３２の内孔３２ａからビレット１が圧入されるとともに各エントリーポート４０ａで素材１ａ（図５参照）に分流され、その状態で素材１ａが各エントリーポート４０ａから流れ出る。そして、各エントリーポート４０ａを通過した素材１ａは、合流部４１ａで合流されるとともに互いに溶着して一体の素材１ｂ（図５参照）となる。この素材１ｂが成形空間Ｓ（図３参照）を通って押出されることにより角筒形状の中空形材２２ａが形成される。なお、この第２実施形態による製造方法でも上記第１実施形態による製造方法と同様、コンテナ３２の内孔３２ａに装填する前のビレット１の加熱温度を調節することにより、押出し直後の中空形材２２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う。
【００３４】
そして、第２実施形態における熱間押出しでは、押出し比が１１以上となるように設定する。すなわち、中空形材２２ａの押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス３６内に圧入される前のビレット１（コンテナ３２の内孔３２ａ内でのビレット１）の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上になるように設定する。中空形材２２ａの押出し方向に垂直な断面の面積は、上記成形空間Ｓの押出し方向に垂直な断面の面積に相当する一方、ダイス３６内に圧入される前のビレット１の押出し方向に垂直な断面の面積は、上記内孔３２ａの押出し方向に垂直な断面の面積に相当する。従って、ダイス３６の設計時に雄型４０の突出部４０ｂの外径と雌型４１の成形孔４１ｂの内径とを調節して成形空間Ｓの上記断面積を調節するとともに、コンテナ３２の設計時に内孔３２ａの径を調節して内孔３２ａの上記断面積を調節することにより、上記押出し比が１１以上となるように設定する。
【００３５】
中空形材２２ａ中には、各エントリーポート４０ａを通過した素材１ａ同士の溶着部２２ｄ（図５参照）と、溶着部２２ｄ以外の部分である非溶着部２２ｅとが含まれる。溶着部２２ｄは、中空形材２２ａの各角部に配設されているとともに、中空形材２２ａの押出し方向の全体に亘って形成されている。そして、溶着部２２ｄは非溶着部２２ｅに比べて強度が劣る場合が多い。溶着部２２ｄの強度が非溶着部２２ｅの強度よりもあまりに低くなると、中空形材２２ａの使用時に負荷が掛かったときに溶着部２２ｄが先に破損する虞がある。そこで、本願発明者は、溶着部２２ｄの強度低下を抑制するために熱間押出し時の上記押出し比に着目し、溶着部２２ｄの強度と押出し比との相関関係を調べる実験を行った。
【００３６】
この実験では、図６に示すように溶着部２２ｄが幅方向の中央部に位置する試験用の中空形材２２ａを形成した。この際、押出し直後の中空形材２２ａの温度が５３０℃となるように上記製造プロセスと同様の熱間押出しを行うとともに、上記押出し比を変化させて複数の中空形材２２ａを形成した。そして、図６に示すように、形成した各中空形材２２ａから溶着部２２ｄを含む試験片５０を切り出し、引張り強度試験に供した。引張り強度試験では、溶着部２２ｄを挟んで両側に位置する試験片５０の端部を試験片５０が破断するまでそれぞれ反対側に引張り、その際の最大強度を測定した。また、この引張り強度試験は、試験片５０を３００℃に加熱した状態で行った。そして、各押出し比の条件毎に３つの試験片５０について引張り強度試験を行い、それらの平均値を算出した。この実験の結果が図７に示されている。なお、図７において溶着部２２ｄの引張り強度は非溶着部２２ｅの引張り強度に対する割合（％）で示されている。
【００３７】
図７から、上記押出し比を１１以上に設定して作成した中空形材２２ａでは、溶着部２２ｄが非溶着部２２ｅの引張り強度の９０％以上の引張り強度を有することが判る。この溶着部２２ｄが非溶着部２２ｅの引張り強度の９０％以上の引張り強度を有するというレベルは、溶着部２２ｄ及び非溶着部２２ｅそれぞれでの強度のばらつきを考慮して溶着部２２ｄと非溶着部２２ｅとの間でその強度に有意差がないと見なしても良いレベルである。一方、図７から、上記押出し比を７に設定して作成した中空形材２２ａでは、溶着部２２ｄの強度が非溶着部２２ｅの引張り強度の約５０％しかなく、この押出し比では、溶着部２２ｄの強度が非溶着部２２ｅの強度に比べてかなり低下することが判る。従って、この実験から上記押出し比を１１以上に設定することによって中空形材２２ａ中の溶着部２２ｄの強度を非溶着部２２ｅの強度とほぼ同等にすることが可能であることが判明した。
【００３８】
以上説明したように、第２実施形態においても押出し直後の中空形材２２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行うので、表面割れが生じるのを抑制して熱間押出しにより良好な形状の耐熱アルミ合金製の中空形材２２を形成することができるという上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、第２実施形態では、中空形材２２ａの押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイスに圧入される前のビレット１の押出し方向に垂直な断面の面積の比（押出し比）を１１以上に設定することによって、中空形材２２ａ中の溶着部２２ｄに非溶着部２２ｅの強度の９０％以上の強度、すなわち非溶着部２２ｅとほぼ同等の強度を持たせることができる。これにより、中空形材２２ａ全体の強度を均一に近づけることができるので、溶着部２２ｄの強度が非溶着部２２ｅの強度に比べて低くなる場合と異なり、中空形材２２ａに負荷がかかったときに溶着部２２ｄが先に破損するのを抑制することができる。
【００４０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４１】
例えば、上記第２実施形態では、雄型４０と雌型４１とが別体に構成されたダイス３６を用いたが、これに限らず、雄型４０と雌型４１とが一体化されたダイスを用いてもよい。
【００４２】
また、上記第２実施形態では、中空断面状の中空形材２２を形成したが、これに限らず、上記中空形材２２の一部が押出し方向に沿って開口された形状を有する形材や、一部の領域のみに中空断面状の部分を含む形材等を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態による耐熱アルミ合金製の形材の製造プロセスを説明するための図である。
【図２】第１実施形態による製造プロセスにおいて熱間押出し直後の形材の温度と形材の表面割れとの相関関係を示した相関図である。
【図３】本発明の第２実施形態による耐熱アルミ合金製の中空形材の製造プロセスを説明するための図である。
【図４】図３に示した製造プロセスに用いる成形装置で中空形材を押出す状態を示した図である。
【図５】第２実施形態による成形装置内での素材の形状を表した斜視図である。
【図６】中空形材から引張り強度試験に供する試験片の採取方法を説明するための図である。
【図７】中空形材中の溶着部の引張り強度と押出し比との相関関係を示した相関図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ビレット（素材）
２ 形材
１０、３０ 成形装置
２２、２２ａ、２２ｃ 中空形材
３６ ダイス
４０ａ エントリーポート（入側ポート）
４１ａ 合流部
２２ｄ 溶着部
２２ｅ 非溶着部
Ｓ 成形空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱アルミ合金製の形材の製造方法、耐熱アルミ合金製の形材及び耐熱アルミ合金製の形材の成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温強靭性、耐摩耗性及び高温疲労特性に優れた材料である耐熱アルミ合金材料が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、上記の耐熱アルミ合金材料が自動車の部品やエンジン部品等のような耐熱強度と軽量性とを要求される機械部品に好適に用いられることが開示されており、そのような機械部品は耐熱アルミ合金材料から熱間押出し加工の工程を経て形成されることが示されている。
【特許文献１】特開２００６−１０４５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された耐熱アルミ合金材料を実際に熱間押出し加工してみると、加工条件によっては素材に表面割れが生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は表面割れが生じるのを抑制して熱間押出しにより良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材を形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、押出し直後の形材の温度が所定の温度範囲内となるように熱間押出しすれば表面割れが生じるのを抑制可能であることを見出した。すなわち、本発明による耐熱アルミ合金製の形材の製造方法は、耐熱アルミ合金からなる素材を熱間押出しすることにより形材を形成する耐熱アルミ合金製の形材の製造方法であって、押出し直後の前記形材の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う。
【０００７】
このように、押出し直後の形材の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行うことにより、表面割れが生じるのを抑制して熱間押出し成形により良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材を形成することが可能となる。
【０００８】
本発明による耐熱アルミ合金製の形材は、上記耐熱アルミ合金製の形材の製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製の形材である。この耐熱アルミ合金製の形材では、その製造時に表面割れが生じるのを抑制することができるとともに、高温強靭性や優れた耐摩耗性及び優れた高温疲労特性を得ることができる。
【０００９】
上記耐熱アルミ合金製の形材の製造方法において、前記素材を熱間押出しするのに、複数の入側ポートと、前記複数の入側ポートと繋がる単一の合流部と、前記合流部に繋がる成形空間とを有するダイスを備えた成形装置を使用し、前記成形装置は、前記ダイス内に圧入される前記素材を前記複数の入側ポートに分流させるとともに、これらの各入側ポートを通過した素材を前記合流部で合流させて溶着させ、その後、前記成形空間から中空断面状に前記形材を押し出すものであり、前記形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対する前記ダイス内に圧入される前の前記素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されていることが好ましい。
【００１０】
本願発明者は、鋭意検討した結果、上記のようにダイス内に圧入される素材を複数の入側ポートで分流させるとともに、これらの各入側ポートを通過した素材を合流部で合流させて溶着させ、その後、成形空間から中空断面状に形材を押し出す場合には、形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス内に圧入される前の素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比を１１以上となるように設定することによって、各入側ポートを通過した素材同士の溶着部にその溶着部以外の非溶着部の強度の９０％以上の強度を持たせることができることを見出した。この溶着部が非溶着部の強度の９０％以上の強度を有するというレベルは、溶着部及び非溶着部それぞれでの強度のばらつきを考慮して溶着部と非溶着部との間でその強度に有意差がないと見なしてよいレベルである。すなわち、溶着部と非溶着部とがほぼ同等の強度を有していると見なせるので、中空状の形材全体の強度を均一に近づけることができる。このため、溶着部の強度が非溶着部の強度に比べて低くなる場合と異なり、形材に負荷がかかったときに溶着部が先に破損するのを抑制することができる。
【００１１】
本発明による耐熱アルミ合金製の形材は、上記形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス内に圧入される前の素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている製造方法によって製造される中空状の耐熱アルミ合金製の形材であって、前記形材は、前記各入側ポートを通過した素材同士の溶着部と、その溶着部以外の非溶着部とを含み、前記溶着部は前記非溶着部の強度の９０％以上の強度を有する。
【００１２】
この耐熱アルミ合金製の形材では、形材内の溶着部が非溶着部の強度の９０％以上の強度を有しており、この溶着部が非溶着部の強度の９０％以上の強度を有するというレベルは、溶着部及び非溶着部それぞれでの強度のばらつきを考慮して溶着部と非溶着部との間でその強度に有意差がないと見なしてよいレベルである。すなわち、溶着部と非溶着部とがほぼ同等の強度を有していると見なせるので、中空状の形材全体の強度を均一に近づけることができる。これにより、溶着部の強度が非溶着部の強度に比べて低い場合と異なり、形材に負荷がかかったときに溶着部が先に破損するのを抑制することができる。
【００１３】
本発明による耐熱アルミ合金製の形材の成形装置は、上記形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス内に圧入される前の素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている形材の製造方法に用いる成形装置であることを前提として、前記熱間押出しする前の前記素材が装填される内孔を有するコンテナと、前記内孔に繋がる複数の入側ポートと、前記複数の入側ポートと繋がる単一の合流部と、前記合流部に繋がる成形空間とを有するダイスと、前記内孔内の前記素材を押し出して前記ダイス内に圧入するステムとを備えている。そして、前記成形空間の押出し方向に垂直な断面の面積に対する前記コンテナの内孔の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている。
【００１４】
この耐熱アルミ合金製の形材の成形装置では、成形空間の押出し方向に垂直な断面の面積に対するコンテナの内孔の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されているので、形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス内に圧入される前の素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比を１１以上となるように設定することができる。このため、上記と同様、形材内の溶着部に非溶着部の強度の９０％以上の強度を持たせることができるので、中空状の形材全体の強度を均一に近づけることができる。その結果、溶着部の強度が非溶着部の強度に比べて低くなる場合と異なり、形材に負荷がかかったときに溶着部が先に破損するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、表面割れが生じるのを抑制して熱間押出しにより良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態による耐熱アルミ合金製の形材の製造プロセスが示されている。この製造プロセスで用いる耐熱アルミ合金は、３００℃近傍の高温において高温強靭性、優れた耐摩耗性及び優れた疲労特性を有する材料である。そして、耐熱アルミ合金は、体積分率で約５０％〜約９０％の金属間化合物相と、残部が金属アルミニウムマトリックスとで構成されたアルミニウム基合金組織を含んでいる。さらに、耐熱アルミ合金は、上記金属間化合物相を形成する元素としてＣｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｓｉから選択される元素を３種含んでおり、これら３種の元素を総和で約１５質量％〜約５０質量％含む組成を有している。
【００１８】
なお、上記金属間化合物相の組成がＣｒ：約５質量％〜約３０質量％、Ｆｅ：約１質量％〜約２０質量％、Ｔｉ：約１質量％〜約１５質量％からなるとともに、上記金属間化合物相がＡｌ−Ｃｒ系、Ａｌ−Ｆｅ系またはＡｌ−Ｔｉ系であることがより好ましい。この構成によれば、耐熱アルミ合金の高温疲労特性をより向上させることが可能である。
【００１９】
第１実施形態による製造プロセスでは、上記のような耐熱アルミ合金からなるビレット１（素材）を熱間押出しすることにより形材２を形成する。この際用いるビレット１は、いわゆるスプレーフォーミング法によって形成される。スプレーフォーミング法では、上記組成の耐熱アルミ合金を１２５０℃〜１６００℃まで加熱して溶融させた後、１００℃／ｈ以上の冷却速度で冷却し、９００℃〜１２００℃まで冷却された時点で溶融状態の耐熱アルミ合金のスプレーを開始する。そして、スプレーした耐熱アルミ合金の粒子を堆積させることによってプリフォームを作成する。そして、密閉された真空容器中でこのプリフォームにＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）処理を行うことによってビレット１が作成される。このＨＩＰ処理は、高温下でプリフォームに高圧ガスの圧力を作用させてプリフォーム中の欠陥除去を行う処理である。なお、このようにして作成されるビレット１は円柱状に形成される。
【００２０】
そして、第１実施形態による製造プロセスでは、ビレット１を成形装置１０内に装填して熱間押出しを行う。熱間押出しに用いる成形装置１０は、コンテナ１２とステム１４とダイス１６とを備えている。
【００２１】
コンテナ１２には、ビレット１が装填される内孔１２ａが形成されており、この内孔１２ａはビレット１の押出し方向に沿って延びている。また、内孔１２ａは、押出し方向に垂直な断面が円形となるように形成されている。そして、内孔１２ａには図略の駆動機構によって駆動されるステム１４が上記押出し方向に沿って進退移動可能に設けられている。ダイス１６は、内孔１２ａの上記押出し方向（図１で右方向）の端部に設置されている。このダイス１６には、内孔１２ａから押出されたビレット１が流入する成形孔１６ａが形成されている。そして、内孔１２ａ内のビレット１をステム１４で押出すことによりダイス１６の成形孔１６ａの形状に対応する中実の形材２が押出されるようになっている。なお、この第１実施形態による製造方法では、図１に示すように平板状の形材２や角柱状の形材２等の種々の形状を有する中実の形材２を形成することができる。
【００２２】
そして、第１実施形態における熱間押出しでは、成形装置１０から押出された直後の形材２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う。従来の製造プロセスでは、耐熱アルミ合金素材を実際に熱間押出ししてみると、押出された形材の表面に割れが生じている場合があった。本願発明者は、このような表面割れの問題点を解消するために熱間押出し時の素材の温度に着目し、形材２に生じる表面割れと熱間押出し直後の形材２の温度との相関を調べる実験を行った。
【００２３】
この実験では、熱間押出しにおいて形材２の押出し方向に垂直な断面の面積に対する上記内孔１２ａ内におけるビレット１の押出し方向に垂直な断面の面積の比（以下、押出し比という）を１４．５〜６５．５の間で変化させて複数の形材２を形成した。そして、成形装置１０から押出された直後の各形材２の温度を測定するとともにその形材２の表面に割れが生じているか否かを観察した。この実験の結果が図２に示されている。
【００２４】
図２から判るように、押出された直後の形材２の温度が５５０℃に達する熱間押出しでは、各形材２で表面割れが生じ、良好な形状の形材を形成することができなかった。その一方、押出された直後の形材２の温度が５５０℃未満になるように熱間押出しを行った場合には、表面割れが生じることなく良好な形状の形材２を形成することができた。また、押出し直後の形材２の温度が３５０℃を下回るような熱間押出しでは、ビレット１の変形能が低くなり過ぎるため成形装置１０からの形材２の押出しが困難となる。従って、押出し直後の形材２の温度が３５０℃以上５５０℃未満になるように熱間押出しを行うことにより、表面割れが生じるのを抑制して良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材２を押出し成形できることが判明した。
【００２５】
押出し直後の形材２の温度は、コンテナ１２の内孔１２ａに装填する前のビレット１の温度、ビレット１からの熱の放散量、コンテナ１２の温度及び押出し成形時に生じる加工発熱等の要因によって変化するが、コンテナ１２の内孔１２ａに装填する前のビレット１の加熱温度を調節することによって押出し直後の形材２の温度を所定の温度に調節することができる。具体的には、一度実際に熱間押出しを行って押出し直後の形材２の温度を測定し、その形材２の温度が５５０℃よりも高い場合には上記ビレット１の加熱温度を低下させる。このように、温度条件を設定するための押出しを行ってそのときの押出し直後の形材の温度に基づいて上記ビレット１の加熱温度を調節することにより、押出し直後の形材２の温度を上記３５０℃以上５５０℃未満の範囲内に入るように容易に調節することが可能である。
【００２６】
以上説明したように、第１実施形態では、押出し直後の形材２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行うことにより、表面割れが生じるのを抑制して押出し成形により良好な形状の耐熱アルミ合金製の形材２を形成することができる。
【００２７】
また、第１実施形態の製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製の形材２では、高温強靭性や優れた耐摩耗性及び優れた高温疲労特性を得ることができる。
【００２８】
（第２実施形態）
この第２実施形態による耐熱アルミ合金製の形材の製造方法は、上記第１実施形態による製造方法と異なり、図３に示すように中空断面状の形材２２（以下、中空形材２２という）が連続的に押し出される製造方法である。なお、図３には、本発明の第２実施形態による製造プロセスが示されている。この第２実施形態による製造方法では、後述するダイス３６の成形空間Ｓの形状によって角筒形状の中空形材２２ａ、角筒内の空間が長手方向に沿った２つの空間に隔壁で仕切られた形状を有する中空形材２２ｃ等の種々の形状の中空形材２２を形成可能である。この第２実施形態の以下の説明では、角筒形状の中空形材２２ａを形成する場合について説明する。
【００２９】
第２実施形態では上記第１実施形態と同様、スプレーフォーミング法により形成した耐熱アルミ合金からなるビレット１を成形装置３０に装填し、熱間押出しすることにより中空形材２２ａを形成する。成形装置３０は、コンテナ３２と、ステム３４と、ダイス３６と、ダイホルダ３８とを備えている。コンテナ３２及びステム３４の構成は、上記第１実施形態によるコンテナ１２及びステム１４の構成と同様であり、コンテナ３２の内孔３２ａ内に図略の駆動機構によって駆動されるステム３４がビレット１の押出し方向に沿って進退移動可能に設けられている。
【００３０】
ダイホルダ３８は、コンテナ３２に対してビレット１の押出し方向の端部に配設されており、ダイホルダ３８はこの位置で固定されている。ダイホルダ３８には、ビレット１の押出し方向に貫通する保持孔３８ａが形成されており、この保持孔３８ａにダイス３６が嵌合されている。
【００３１】
ダイス３６は、雄型４０と雌型４１とによって構成されている。雄型４０と雌型４１とは、ビレット１の押出し方向にこの順番で設けられており、雌型４１に対して雄型４０が嵌め合わされている。雄型４０には、図４に示すように、押出し方向に貫通する複数のエントリーポート４０ａ（入側ポート）が形成されており、この複数のエントリーポート４０ａはコンテナ３２の内孔３２ａと繋がっている。そして、ステム３４によりコンテナ３２の内孔３２ａから押出されたビレット１が各エントリーポート４０ａで素材１ａ（図５参照）に分流されて圧入されるようになっている。また、雄型４０は、ビレット１の押出し方向に突設された突出部４０ｂを有している。この突出部４０ｂの雌型４１側の端部は、その押出し方向に垂直な断面が中空形材２２ａの内部空間に対応する矩形状になるように形成されている。
【００３２】
雌型４１には、雄型４０の複数のエントリーポート４０ａと繋がる単一の合流部４１ａと、その合流部４１ａに繋がる成形孔４１ｂとが形成されている。雌型４１の合流部４１ａは、上記各エントリーポート４０ａと成形孔４１ｂとを連通させるものである。成形孔４１ｂは、押出し方向に垂直な断面が中空形材２２ａの外周形状に対応する矩形状になるように形成されており、この成形孔４１ｂ内に雄型４０の突出部４０ｂが成形孔４１ｂの内壁面との間に隙間を有した状態で挿入されている。これにより、雄型４０の突出部４０ｂと雌型４１の成形孔４１ｂの内壁面とによって中空形材２２ａの角筒形状に対応する角形の環状の成形空間Ｓ（図３参照）が構成されている。この成形空間Ｓは、上記合流部４１ａと繋がっている。
【００３３】
そして、ステム３４によりコンテナ３２の内孔３２ａからビレット１が圧入されるとともに各エントリーポート４０ａで素材１ａ（図５参照）に分流され、その状態で素材１ａが各エントリーポート４０ａから流れ出る。そして、各エントリーポート４０ａを通過した素材１ａは、合流部４１ａで合流されるとともに互いに溶着して一体の素材１ｂ（図５参照）となる。この素材１ｂが成形空間Ｓ（図３参照）を通って押出されることにより角筒形状の中空形材２２ａが形成される。なお、この第２実施形態による製造方法でも上記第１実施形態による製造方法と同様、コンテナ３２の内孔３２ａに装填する前のビレット１の加熱温度を調節することにより、押出し直後の中空形材２２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う。
【００３４】
そして、第２実施形態における熱間押出しでは、押出し比が１１以上となるように設定する。すなわち、中空形材２２ａの押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイス３６内に圧入される前のビレット１（コンテナ３２の内孔３２ａ内でのビレット１）の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上になるように設定する。中空形材２２ａの押出し方向に垂直な断面の面積は、上記成形空間Ｓの押出し方向に垂直な断面の面積に相当する一方、ダイス３６内に圧入される前のビレット１の押出し方向に垂直な断面の面積は、上記内孔３２ａの押出し方向に垂直な断面の面積に相当する。従って、ダイス３６の設計時に雄型４０の突出部４０ｂの外径と雌型４１の成形孔４１ｂの内径とを調節して成形空間Ｓの上記断面積を調節するとともに、コンテナ３２の設計時に内孔３２ａの径を調節して内孔３２ａの上記断面積を調節することにより、上記押出し比が１１以上となるように設定する。
【００３５】
中空形材２２ａ中には、各エントリーポート４０ａを通過した素材１ａ同士の溶着部２２ｄ（図５参照）と、溶着部２２ｄ以外の部分である非溶着部２２ｅとが含まれる。溶着部２２ｄは、中空形材２２ａの各角部に配設されているとともに、中空形材２２ａの押出し方向の全体に亘って形成されている。そして、溶着部２２ｄは非溶着部２２ｅに比べて強度が劣る場合が多い。溶着部２２ｄの強度が非溶着部２２ｅの強度よりもあまりに低くなると、中空形材２２ａの使用時に負荷が掛かったときに溶着部２２ｄが先に破損する虞がある。そこで、本願発明者は、溶着部２２ｄの強度低下を抑制するために熱間押出し時の上記押出し比に着目し、溶着部２２ｄの強度と押出し比との相関関係を調べる実験を行った。
【００３６】
この実験では、図６に示すように溶着部２２ｄが幅方向の中央部に位置する試験用の中空形材２２ａを形成した。この際、押出し直後の中空形材２２ａの温度が５３０℃となるように上記製造プロセスと同様の熱間押出しを行うとともに、上記押出し比を変化させて複数の中空形材２２ａを形成した。そして、図６に示すように、形成した各中空形材２２ａから溶着部２２ｄを含む試験片５０を切り出し、引張り強度試験に供した。引張り強度試験では、溶着部２２ｄを挟んで両側に位置する試験片５０の端部を試験片５０が破断するまでそれぞれ反対側に引張り、その際の最大強度を測定した。また、この引張り強度試験は、試験片５０を３００℃に加熱した状態で行った。そして、各押出し比の条件毎に３つの試験片５０について引張り強度試験を行い、それらの平均値を算出した。この実験の結果が図７に示されている。なお、図７において溶着部２２ｄの引張り強度は非溶着部２２ｅの引張り強度に対する割合（％）で示されている。
【００３７】
図７から、上記押出し比を１１以上に設定して作成した中空形材２２ａでは、溶着部２２ｄが非溶着部２２ｅの引張り強度の９０％以上の引張り強度を有することが判る。この溶着部２２ｄが非溶着部２２ｅの引張り強度の９０％以上の引張り強度を有するというレベルは、溶着部２２ｄ及び非溶着部２２ｅそれぞれでの強度のばらつきを考慮して溶着部２２ｄと非溶着部２２ｅとの間でその強度に有意差がないと見なしても良いレベルである。一方、図７から、上記押出し比を７に設定して作成した中空形材２２ａでは、溶着部２２ｄの強度が非溶着部２２ｅの引張り強度の約５０％しかなく、この押出し比では、溶着部２２ｄの強度が非溶着部２２ｅの強度に比べてかなり低下することが判る。従って、この実験から上記押出し比を１１以上に設定することによって中空形材２２ａ中の溶着部２２ｄの強度を非溶着部２２ｅの強度とほぼ同等にすることが可能であることが判明した。
【００３８】
以上説明したように、第２実施形態においても押出し直後の中空形材２２の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行うので、表面割れが生じるのを抑制して熱間押出しにより良好な形状の耐熱アルミ合金製の中空形材２２を形成することができるという上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、第２実施形態では、中空形材２２ａの押出し方向に垂直な断面の面積に対するダイスに圧入される前のビレット１の押出し方向に垂直な断面の面積の比（押出し比）を１１以上に設定することによって、中空形材２２ａ中の溶着部２２ｄに非溶着部２２ｅの強度の９０％以上の強度、すなわち非溶着部２２ｅとほぼ同等の強度を持たせることができる。これにより、中空形材２２ａ全体の強度を均一に近づけることができるので、溶着部２２ｄの強度が非溶着部２２ｅの強度に比べて低くなる場合と異なり、中空形材２２ａに負荷がかかったときに溶着部２２ｄが先に破損するのを抑制することができる。
【００４０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４１】
例えば、上記第２実施形態では、雄型４０と雌型４１とが別体に構成されたダイス３６を用いたが、これに限らず、雄型４０と雌型４１とが一体化されたダイスを用いてもよい。
【００４２】
また、上記第２実施形態では、中空断面状の中空形材２２を形成したが、これに限らず、上記中空形材２２の一部が押出し方向に沿って開口された形状を有する形材や、一部の領域のみに中空断面状の部分を含む形材等を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態による耐熱アルミ合金製の形材の製造プロセスを説明するための図である。
【図２】第１実施形態による製造プロセスにおいて熱間押出し直後の形材の温度と形材の表面割れとの相関関係を示した相関図である。
【図３】本発明の第２実施形態による耐熱アルミ合金製の中空形材の製造プロセスを説明するための図である。
【図４】図３に示した製造プロセスに用いる成形装置で中空形材を押出す状態を示した図である。
【図５】第２実施形態による成形装置内での素材の形状を表した斜視図である。
【図６】中空形材から引張り強度試験に供する試験片の採取方法を説明するための図である。
【図７】中空形材中の溶着部の引張り強度と押出し比との相関関係を示した相関図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ビレット（素材）
２ 形材
１０、３０ 成形装置
２２、２２ａ、２２ｃ 中空形材
３６ ダイス
４０ａ エントリーポート（入側ポート）
４１ａ 合流部
２２ｄ 溶着部
２２ｅ 非溶着部
Ｓ 成形空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱アルミ合金からなる素材を熱間押出しすることにより形材を形成する耐熱アルミ合金製の形材の製造方法であって、
押出し直後の前記形材の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う、耐熱アルミ合金製の形材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の耐熱アルミ合金製の形材の製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製の形材。
【請求項３】
前記素材を熱間押出しするのに、複数の入側ポートと、前記複数の入側ポートと繋がる単一の合流部と、前記合流部に繋がる成形空間とを有するダイスを備えた成形装置を使用し、前記成形装置は、前記ダイス内に圧入される前記素材を前記複数の入側ポートに分流させるとともに、これらの各入側ポートを通過した素材を前記合流部で合流させて溶着させ、その後、前記成形空間から中空断面状に前記形材を押し出すものであり、
前記形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対する前記ダイス内に圧入される前の前記素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている、請求項１に記載の耐熱アルミ合金製の形材の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の耐熱アルミ合金製の形材の製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製の形材であって、
前記形材は、前記各入側ポートを通過した素材同士の溶着部と、その溶着部以外の非溶着部とを含み、
前記溶着部は前記非溶着部の強度の９０％以上の強度を有する、耐熱アルミ合金製の形材。
【請求項５】
請求項３に記載の耐熱アルミ合金製の形材の製造方法に用いる耐熱アルミ合金製の形材の成形装置であって、
前記熱間押出しする前の前記素材が装填される内孔を有するコンテナと、
前記内孔に繋がる複数の入側ポートと、前記複数の入側ポートと繋がる単一の合流部と、前記合流部に繋がる成形空間とを有するダイスと、
前記内孔内の前記素材を押し出して前記ダイス内に圧入するステムとを備え、
前記成形空間の押出し方向に垂直な断面の面積に対する前記コンテナの内孔の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている、耐熱アルミ合金製の形材の成形装置。
【請求項１】
耐熱アルミ合金からなる素材を熱間押出しすることにより形材を形成する耐熱アルミ合金製の形材の製造方法であって、
押出し直後の前記形材の温度が３５０℃以上５５０℃未満となるように熱間押出しを行う、耐熱アルミ合金製の形材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の耐熱アルミ合金製の形材の製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製の形材。
【請求項３】
前記素材を熱間押出しするのに、複数の入側ポートと、前記複数の入側ポートと繋がる単一の合流部と、前記合流部に繋がる成形空間とを有するダイスを備えた成形装置を使用し、前記成形装置は、前記ダイス内に圧入される前記素材を前記複数の入側ポートに分流させるとともに、これらの各入側ポートを通過した素材を前記合流部で合流させて溶着させ、その後、前記成形空間から中空断面状に前記形材を押し出すものであり、
前記形材の押出し方向に垂直な断面の面積に対する前記ダイス内に圧入される前の前記素材の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている、請求項１に記載の耐熱アルミ合金製の形材の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の耐熱アルミ合金製の形材の製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製の形材であって、
前記形材は、前記各入側ポートを通過した素材同士の溶着部と、その溶着部以外の非溶着部とを含み、
前記溶着部は前記非溶着部の強度の９０％以上の強度を有する、耐熱アルミ合金製の形材。
【請求項５】
請求項３に記載の耐熱アルミ合金製の形材の製造方法に用いる耐熱アルミ合金製の形材の成形装置であって、
前記熱間押出しする前の前記素材が装填される内孔を有するコンテナと、
前記内孔に繋がる複数の入側ポートと、前記複数の入側ポートと繋がる単一の合流部と、前記合流部に繋がる成形空間とを有するダイスと、
前記内孔内の前記素材を押し出して前記ダイス内に圧入するステムとを備え、
前記成形空間の押出し方向に垂直な断面の面積に対する前記コンテナの内孔の押出し方向に垂直な断面の面積の比が１１以上となるように設定されている、耐熱アルミ合金製の形材の成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２３５３２（Ｐ２００８−２３５３２Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９５７２４（Ｐ２００６−１９５７２４）
【出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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